科學人雜誌
地球科學

小晶粒累積大爆發

2021-02-01 巴拉斯(Harini Barath)
火山突如其來地猛烈噴發,關鍵原因可能是奈米岩。
▲冷不及防:紐西蘭的塔拉威拉火山在1886年6月突然噴發。


一般認為火山會溫吞地冒出穩定的熔岩流,但有時也會急遽噴發,例如1886年6月紐西蘭的塔拉威拉火山(Mount Tarawera)噴發,就造成大面積的災損與死傷。德國拜律特大學的地球科學家熱那亞(Danilo Di Genova)表示,地質學家長久以來好奇為何火山會有這種突如其來的危險轉變。


熱那亞和同事在去年9月的《科學進展》上發表研究成果,認為這種急遽轉變可能起因於所謂奈米岩(nanolite)的晶粒,奈米岩在上升的岩漿裡成形,大小約略是一般細菌的1/100。他們指出,這些晶粒導致岩漿變得更加黏稠,因此火山氣體無法從熔化的岩石中釋出。過程中壓力逐漸累積,促使火山急遽噴發。


研究人員運用電子顯微鏡和光譜造影工具,在義大利的埃特納火山與印尼的坦博拉火山(Tambora)等活火山的火山灰裡發現了奈米岩。


研究團隊接續檢視了奈米岩如何在較易流動的岩漿裡形成,這種岩漿在冷卻後會形成玄武岩。這種低黏滯性岩漿通常能輕易釋出氣體,形成表面平滑的熔岩流。他們在實驗室裡熔化玄武岩,然後快速冷卻,製造出奈米岩,進而發現冷卻過程是關鍵:在噴發過程中,岩漿上升至火山口頂端時,熱量會逸散。熱那亞解釋,只有在適當的熱損失率下,才會形成奈米岩。


熱那亞說:「岩漿的成份眾多,主要是由矽和氧組成,還含有鋁、鈣和鐵,而鐵似乎是形成奈米岩最重要的元素。」他補充說明,多數奈米岩屬於氧化鐵晶體,並包含微量的鋁。因為所有岩漿裡都含有鐵,各類型的岩漿都可能形成這種晶體.....


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